产业/应用领域：流体的热动力学
产品示例
1285G微调电位器trimmer, S102C电阻 （VFR）
SR-4 应变计strain gage (Micro-Measurements)
挑战
流体热压测量装置中使用的不锈钢管，要求通过高灵敏度和准确度的应变测试。应变测试的精确度必须足以探测出0.002%至0.02 %之间的细微差异。但初始应变计的应力或阻值很难被控制，这是由于当应变计连接到管上时可能会引入额外的张力。
解决方案
将SR-4应变计连接到不锈钢管上，并与含有S102C电阻和一个1285G微调电位器的惠斯通电桥合并到一起。为了进行测量，首先用微调电位器使电路达到平衡，修正了初始应变计的应力或阻值。测试过程中，应变计通过读取惠斯通电桥的输出电压对不锈钢管表面的应力进行监测。
用户说明
流体热动力学的原理在工业尤其是加工和制造业中被广泛使用。热压力系数，即温度与压力的对应关系，是流体的一个重要参数。在我们的项目中，将不锈钢管注满流体然后密封，放置到烤箱中进行加热（图1）。
加热时，钢管中流体的压力会增大。与钢管相连的应变计将测量管上所受的应力。该应力包含两个部分：温度引起的膨胀和内部压力引起的膨胀。从整个应变计信号中提取出后者用于监测管内的压力变化。这部分的应力表现为整体应力的0.002% 至 0.02 %，所以采用高灵敏度和准确度的应变测量是很有必要的。
图 1 - 注满流体的钢管
应变计与惠斯通电桥的一只桥臂相连，然后再连接一个锁定放大器以获取输出电压信号。初始状态，惠斯通电桥处于平衡，输出电压Uout为零。测试时，应力大小与应变计的阻值变化成比例，可以通过Uout计算得出（见公式1）。比较空的不锈钢管和注满流体的不锈钢管在相同温度下的应力变化，就可以得出钢管内部流体的压力变化。
我们目前面临的问题是用粘合剂连接应变计和钢管，可能会对应变计产生一点张力，也就意味着应变计的初始应力不再为零。由于初始的变量∆R（约为0.6%），惠斯通电桥不再平衡。测试过程中，引入的应力带来的阻值变化（低于0.02%）远远小于初始的∆R，这也就极大地降低了我们测试方法的准确度。
因而，我们选择在我们的惠斯通电桥中接入VPG的1285G微调电位器和S102C电阻。不管应变计的初始应力或阻值为多少，都能用1285G微调电位器平衡惠斯通电桥。在接下来的测试中，阻值的变化，也就是对应的相同温度下，空的不锈钢管和注满流体的不锈钢管的应力变化都能被准确地测量出来。最后，即可得出管内流体的压力变化，从而得到热压力系数。
图 2 - 管压 vs.温度
总的来说，S102C电阻为我们提供了良好的准确度和稳定性，而1285G微调电位器使我们在每次测试前都能精确平衡惠斯通电桥，换言之，使我们得以对钢管内的流体热压进行精确测量。
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